книги из ГПНТБ / Мовчин, В. Н. Технология производства измерительных инструментов и приборов учебник

цесса. Поверхности, выбранные-в качестве установочных баз, должны обеспечивать правильное положение и на­ дежное закрепление детали и тем самым гарантировать требуемую точность ее изготовления.

Способы установки и закрепления деталей при их механической обработке зависят от вида производства, формы и размеров деталей и методов обработки. В единич­ ном и мелкосерийном производстве детали устанавливают и закрепляют с помощью универсальных приспособлений или непосредственно на столе станка. При таком способе установки во многих случаях требуется выверка ее поло­ жения относительно стола станка или режущего инстру­ мента, а заданные размеры обеспечиваются путем проб­ ных проходов и измерений.

На установку деталей с последующей выверкой тре­ буются большие затраты времени, во многих случаях превосходящие время механической обработки, кроме того, необходимо использовать рабочих высокой квали­ фикации. Поэтому установку с последующей выверкой применяют только в тех случаях, когда экономически нецелесообразно изготовлять специальные приспособле­ ния, или при обработке крупных корпусных заго­ товок.

При использовании приспособлений правильная уста­ новка детали без выверки ее положения в каждой выпол­ няемой операции достигается путем строго определенной ориентации принятых базовых поверхностей по опорным— установочным элементам приспособления.

Выбор вида и количества опорных элементов приспо­ собления подчиняется определенной закономерности и выражается так называемым правилом шести точек.

Правило шести точек. Из механики известно, что твер­ дое тело в пространстве имеет шесть степеней свободы: три возможных перемещения вдоль трех произвольно выбранных взаимно перпендикулярных осей коорди­ нат х, у, z и три угловых перемещения при повороте отно­ сительно этих же осей. На рис. 117, а показано положе­ ние детали призматической формы в пространстве. В дан­ ном случае деталь может иметь бесконечное количество различных положений, как вдоль осей координат, так и различных угловых положений относительно тех же осей. Если деталь переместить до соприкосновения с пло­ скостями хог, хоу и zoy, то ее положение станет более определенным, так как она лишится шести степеней сво­

230

боды. Каждая из плоскостей, до соприкосновения с ко­ торой досылают деталь, участвует в ограничении степени свободы. Деталь, установленная на плоскость хоу, лишена трех степеней свободы, а именно: исключается иное поло­ жение ее относительно оси г, а также возможность какихлибо иных угловых положений относительно осей х и у.

Так как в данном случае рассматривается только вопрос о правильной установке и ориентации детали

Рис. 117. Схема базирования деталей призматической формы:

а — п о л о ж е н и е д е т а л и в п р о с т р а н с т в е ; 6 — о п о р н ы е т о ч к и в к а ж д о й пло* с к о с ти к о о р д и н а т

относительно режущего инструмента, то условно принято, что на деталь воздействует только ее собственная сила тяжести.

Деталь, установленная до соприкосновения с пло­ скостью гоу, лишается еще двух степеней свободы, так как иных положений ее вдоль оси х не может быть, исклю­ чается также возможность иных угловых положений относительно оси z. При соприкосновении детали с пло­ скостью xoz исключаются иные положения в направле­ нии оси у. Следовательно, при установке детали призма­ тической формы по плоскостям координат она лишается шести степеней свободы.

Вследствие того, что поверхности детали всегда имеют той или иной величины отклонения от правильной гео­ метрической формы, в особенности увеличивающиеся у черных и грубо обработанных поверхностей, то, оче­ видно, полного соприкосновения всех точек каждой плоскости детали с плоскостями координат не может быть.

Из математики известно, что плоскость определяется тремя точками. Поэтому если рассматривать плоскость

231

координат хоу как плоскость стола станка или приспособ­ ления, то деталь будет касаться ее только в трех точках. В обработанной партии базовые поверхности деталей могут иметь различные отклонения геометрической формы, а следовательно, и точки касания могут быть различными, что создает неустойчивое и неопределенное положение. Такая неопределенность в расположении опорных точек может привести к неустойчивости детали, даже только под действием силы тяжести. Очевидно, под действием сил зажима и сил резания неустойчивость и неопре­ деленность положения еще более увеличатся, что вызовет погрешность обработки, ухудшение качества поверх­ ности из-за возникновения вибрации, а также увеличение возможности поломки инструмента.

При установке основной базовой поверхности детали на три точечные опоры (рис. 117,6), расположенные в определенных местах и создающие опорный треуголь­ ник (показан штриховой линией), в который вписывается центр тяжести детали, обеспечивается устойчивое и опре­ деленное положение. Очевидно, при установке базовой плоскости на три точки деталь лишается трех степеней свободы, т. е. каждая точечная опора исключает у детали одну степень свободы.

Для придания детали определенного положения необ­ ходимо лишить ее оставшихся трех степеней свободы. Деталь, перемещенная до соприкосновения с пло­ скостью zoy, лишится двух степеней свободы, но полного соприкосновения направляющей плоскости детали с пло­ скостью zoy не может быть, так как всегда имеются по­ грешности геометрической формы. Очевидно, точки со­ прикосновения детали с плоскостью могут быть распо­ ложены только по линии, а линия определяется двумя точками. Следовательно, боковая плоскость детали всегда соприкасается с плоскостью zoy только в двух точках, но место их расположения неопределенно, так как эти точки могут быть в любом месте на линии соприкоснове­ ния. Поэтому для устойчивого и определенного положе­ ния детали в направляющей плоскости zoy достаточно иметь две точечные опоры, расположенные в определен­ ных местах, при этом деталь лишается двух степеней свободы. Для устранения последней степени свободы достаточно иметь в плоскости xoz одну опорную точку.

Таким образом, для лишения детали всех шести сте­ пеней свободы и обеспечения тем самым определенного

232

и устойчивого ее положения без какой-либо последующе'! выверки необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек: три в основной установочной плоскости, две в на­ правляющей плоскости и одну в упорной плоскости. Такое базирование детали на шесть опорных точек носит название «правило шести точек». Правилу шести точек подчиняется установка деталей любой формы как при их обработке, так и при монтаже в собираемых конструкциях машин и приборов.

Введение излишних неподвижных опор сверх теоре­ тически необходимых шести не только не улучшает, а наоборот, ухудшает условия правильной установки детали, так как неизвестно, на какие точки из большего их числа будет опираться деталь. Кроме того, попытка прижать деталь ко всем излишним неподвижным опорам приведет к ее деформации.

В качестве основной установочной поверхности детали обычно принимают поверхность, имеющую наибольшие габаритные размеры в качестве направляющей, — по­ верхность, имеющую наибольшую длину, а в качестве упорной — короткую (торцовую) поверхность.

Установка деталей цилиндрической формы. Базирова­ ние деталей, имеющих форму тел вращения, подчиняется правилу шести точек и может производиться различными

размеров валика за счет допуска на его изготовление приводит к двум случаям базирования: а) при диаметре валика, меньшем диаметра базовой поверхности, базиро­ вание происходит по образующей цилиндра; б) при диаметре валика, большем диаметра базовой поверхности, базирование валика производится по четырем точкам (каждая образующая цилиндра опирается на две точки),

Приведенные схемы базирования не отвечают предъявляе­ мым требованиям, так как в первом случае определенное положение валика будет только по оси 2, а во втором — положение валика по оси 2 не определено, кроме того, при наличии бочкообразности валика точки касания сближаются и валик устанавливается неустойчиво.

233

определяется пятью координатами, которые лишают его пяти степеней свободы, т. е. иных положений вдоль осей х, у, г и иных угловых положений относительно осей х и г. Шестая степень свободы, т. е. различные угловые положе­ ния валика относительно собственной оси, может быть исключена за счет фиксации его по шпоночным канавкам

г

Рис. 118. Схемы базирования деталей ци­ линдрической формы:

а — по в о г н у т о й п о в е р х н о с т и ; б — по к о о р ­ д и н и р у ю щ и м п л о с к о с т я м

или пазам, а при отсутствии, их, или когда нет необхо­ димости фиксировать определенное положение валика относительно собственной оси, функцию фиксатора вы­ полняет зажимное устройство; к недостаткам базирования цилиндрических заготовок по координирующим плоско­ стям относятся необходимость прижатия валика к пло­ скости zoy в момент установки и создание конструкции зажима с направлением его действия по биссектрисе угла.

удобным и надежным способом установки цилиндриче­ ских деталей. Деталь, установленная на призме, лишается четырех степеней свободы. Каждая образующая цилиндра представляет собой теоретически прямую линию, которая касается плоскости призмы только в двух точках. Таким образом, деталь, касается плоскостей призмы в четырех точках и, следовательно, исключаются четыре степени

234

свободы, т. е. исключаются иные положения вдоль осей х и г и угловые положения относительно тех же осей. Для исключения пятой степени свободы, т. е. иных положений детали вдоль оси у, необходимо и достаточно поставить упор 1. Для устранения шестой степени свободы, т. е. исключения возможности различных угловых положений детали относительно собственной оси, необходимо фикси­ ровать деталь по шпоночной канавке 2, пазам, лыскам или отверстиям с осями, перпендикулярными к оси де­ тали, а при их отсутствии функцию фиксатора выполняет

Рис. 119. Схемы базирования цилиндрических детален:

а — н а п р и з м у ; б — на п р и з м у с в ы е м к о й

зажимное устройство. Для того чтобы исключить неустой­ чивое положение детали, имеющей отклонения от пра­ вильной геометрической формы, необходимо точки каса­ ния детали плоскостей призмы расположить на макси­ мальном расстоянии друг от друга. Чаще всего для пра­

в направляющей и упорной плоскостях не может быть, так как деталь практически всегда имеет той или иной величины отклонения от геометрической формы (конус­ ность, бочкообразность и т. д.). При таком базировании

235

деталь лишается пяти степеней свободы. Шестую степень свободы детали, т. е. возможность иных различных угло­ вых положений относительно собственной оси, можно исключить фиксацией ее по шпоночным канавкам, пазам и т. д. или использова­

жимного усилия.

Схемы упрощенного базирования. Для обеспечения координирования размеров обрабатываемой детали по трем осям х, у и z применяют схему полного базирования с лишением детали всех шести степеней свободы. Опорные

Рис. 121. Примеры базирования коротких цилиндрических де­ талей:

а — в т р е х к у л а ч к о в о м п а т р о н е ; б — н а п р и з м у

поверхности должны быть предусмотрены во всех трех направлениях (рис. 122, а). Для получения размеров в одном или в двух направлениях применяют схемы упрощенного базирования. На рис. 122, б показана уста­ новка детали, у которой требуется обработать только

236

верхнюю плоскость и выдержать размер г'. В данном случае базой для установки является только нижняя плоскость и деталь лишена трех степеней свободы. Боко­ вые поверхности детали могут прилегать к упорам, ко­ торые применяются только для восприятия сил резания, а не координирования детали по осям х и у.

Рис. 122. Схемы базирования:

а — п о л н о г о ; б, в и г — у п р о щ е н н о г о

На рис. 122, в показана деталь, в которой необходимо обработать паз, положение которого определяется раз­ мерами х' и г'. Неточность установки по оси у не имеет значения, поэтому координирование выполняют по двум плоскостям, и следовательно, деталь лишается пяти сте­ пеней свободы. Для восприятия продольной составляющей силы резания используют упор, к которому прилегает торец детали. Координаты положения упора по оси у принимают ориентировочно, так как его положение не влияет на точность обработки.

237

Для обработки сквозной канавки в цилиндрической детали (рис. 122, г) с базированием ее на призму доста­ точно иметь четыре опорных точки, т. е. лишить деталь четырех степеней свободы. При этом обеспечивается сим­ метричность расположения канавки у всех деталей в пар­ тии. Для восприятия усилий резания торец детали исполь­ зуют в качестве упорной поверхности. При обработке

осей х , у, z (рис. 123).

Практически получить полное прилегание центро­ вого отверстия к центру станка невозможно, так как всегда

имеются отклонения по углу 60° как конуса центрового отверстия, так и самого центра. Поэтому все точки сопря­ жения центрового конуса и центра станка будут находиться на окружности только в одной плоскости, т. е. каждая образующая конуса центра станка всегда будет касаться образующей центрового отверстия детали только в одной точке.

Центр задней бабки ограничивает две степени свободы, т. е. исключает иные угловые положения детали относи­ тельно осей г н у . Шестую степень свободы (вращение отно­ сительно собственной оси) детали можно устранить двумя путями. Вращение относительно собственной оси детали можно исключить путем создания осевого усилия центром задней бабки. Такой способ лишения шестой степени свободы можно использовать только в отдельных случаях, например, при установке деталей в центры измерительных приборов.

При обработке деталей на станках крутящий момент, создаваемый силой трения на переднем центре, как пра­

238

вило, всегда значительно меньше момента сил резания. Поэтому для исключения шестой степени свободы, в том числе и для создания вращения детали, применяют хому­

одного из двух условий: деталь устанавливают либо на оправку или палец со свободной посадкой по отверстию (рис. 124, а, б), либо на короткую оправку или низкий

Рис. 124. Схемы базирования деталей по торцу и от­ верстию:

детали одновременно по точному отверстию и торцу нарушается правило шести точек, так как деталь по отверстию базируется на четыре точки, а по торцу — на три. Практически указанное базирование может при­ вести к деформации недостаточно жесткой оправки или пальца, так как торец детали всегда имеет некоторые

В данном случае деталь лишена всех шести степеней свободы, так как базируется плоскостью на три точки, короткий цилиндрический палец лишает деталь двух степеней свободы (две точки) и короткий срезанный па­

239